基于OBE理念的人工智能技術(shù)課堂教學質(zhì)量智能監(jiān)測診改實踐

侯柏林

關(guān)鍵詞：OBE理念；質(zhì)量智能監(jiān)測系統(tǒng)；人工智能技術(shù)；教學目標達成度

1引言

在智能云教學時代，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能與教育教學的深度融合，中國的教學方式已經(jīng)從根本上改變了教學管理、監(jiān)督和評估方式。云計算就是在這種環(huán)境下產(chǎn)生的，并伴隨著手機網(wǎng)絡的廣泛使用和云教育的現(xiàn)代化特點而快速流行。

教學工作是學校核心工作，而課堂教學是教學工作的基礎(chǔ)，培養(yǎng)目標是保證和提高人才培養(yǎng)目標的關(guān)鍵。加強對教師的評估和監(jiān)測，而完善的評估和監(jiān)測手段是保障和提高教師隊伍素質(zhì)的重要途徑?；葜莩鞘新殬I(yè)學院聯(lián)合北京智啟藍墨公司開發(fā)“惠州城市職業(yè)學院課程質(zhì)量智能監(jiān)測與診改系統(tǒng)平臺”，利用基于OBE理念的人工智能技術(shù)課堂教學質(zhì)量智能監(jiān)測，構(gòu)建智能化的課程實施的評價模型與反饋機制，構(gòu)建五個課程實施質(zhì)量診改與反饋閉環(huán)和兩個課程實施質(zhì)量成果，通過數(shù)據(jù)比對從而得出教學數(shù)據(jù)信息中的規(guī)律，優(yōu)化教學活動，從而實現(xiàn)教學智能化，提高課堂教學的質(zhì)量和效率。

2教學資源平臺分析

當前，高職院校的學生是伴隨著信息化、智能化、網(wǎng)絡化時代成長的，學校的教學方式、教學手段也發(fā)生了深刻的變化，疫情使得線上線下混合式教育成為教學的重要方式，先進的網(wǎng)絡教學平臺及優(yōu)質(zhì)教學資源及課堂組織非常重要。

2.1藍墨云班課資源平臺

藍墨云班課是基于移動互聯(lián)網(wǎng)和智能移動設(shè)備進行互動教學的云服務平臺，也是一款時尚的智能教學助手，使教學課堂變得輕松、有趣、快樂。藍墨云班課具備以學生為主的主體性、移動性、資源共享性、交互式、高效率等優(yōu)點，其功用巨大，能夠輕易完成課堂資源推送、研討問答、課堂簽到、布置作業(yè)、投票問題、頭腦風暴等互動課堂教學活動。該平臺因其互動性好、經(jīng)驗值、等級獎勵等措施激發(fā)學生自主學習，學習過程全自動記錄、反饋等優(yōu)勢，教師可利用學生自主生成的平臺大數(shù)據(jù)進行挖掘、分析、總結(jié)等。

2.2課程實施質(zhì)量智能監(jiān)測系統(tǒng)

通過整合系統(tǒng)，為推進OBE提供全路徑的技術(shù)解決方案，為深入推進OBE提供技術(shù)支持。藍墨的“課程實施智能診改與評價系統(tǒng)”通過開發(fā)智能化的課程，建立課程標準，再通過智能化的課程實施采集教師、學生班課每節(jié)課堂的詳細教學資源和教學活動行為數(shù)據(jù)，形成全方位的課程實施云教學大數(shù)據(jù)。人工智能可對教學過程行為大數(shù)據(jù)進行分析，并自動與課程標準對照，形成無需人工干預的智能化實時診改與反饋閉環(huán)。

基于課程實施教學過程行為大數(shù)據(jù)，采用智能畫像技術(shù)，針對學生、教師和班課三個主體智能畫像，建立模型和算法，反映質(zhì)量的數(shù)據(jù)維度與數(shù)據(jù)點，實現(xiàn)通過客觀實證大數(shù)據(jù)對課堂教學質(zhì)量進行評價的方法，并通過學生的學習行為大數(shù)據(jù)構(gòu)建分析模型進行，最后形成課程實施質(zhì)量評價的實時監(jiān)測大屏和課程實施質(zhì)量報告。部署課堂質(zhì)量監(jiān)測與診改平臺，結(jié)合學?，F(xiàn)有的各類平臺，整合構(gòu)建助力OBE落地的整體性技術(shù)方案。

2.3教學資源分析

藍墨云課堂，教師會按照教學要求上傳各類教學資料，其中包括課件、案例文檔、視頻等；案例動畫，案例圖片，相關(guān)知識收集，網(wǎng)站鏈接等資源。平臺會將所有的數(shù)據(jù)都收集起來，從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來看，系統(tǒng)會根據(jù)不同的數(shù)據(jù)進行分類，如表1所列。在資源學習上，該系統(tǒng)會追蹤、記錄學員的學習進程、類型，并將學生得到的經(jīng)驗與已發(fā)布的總經(jīng)驗進行比較：數(shù)據(jù)以圖表、餅圖等方式顯示。例如，80%以上、60%到80%、60%以下比例，并會在資源學習中，產(chǎn)生5個最優(yōu)秀的學生。在教學中，教師設(shè)定視頻觀看模式，比如不能拖拽、須全程看、系統(tǒng)實時回放錄像等功能。通過對比學生觀看視頻的時間比等措施可得出不同區(qū)段的比例人數(shù)，再用圖像進行分析，如圖1所示。根據(jù)學生在學習過程中查看的時間長短，由高到低依次排列，最終獲得了前五位和后五位學生的學習情況。

3基于成果導向的“機電傳動與控制技術(shù)”課程改革實踐

3.1明確課程成果的課程標準制定課程成果

通過掌握電動機、電器、電磁鐵、繼電器、變頻器、伺服等元器件集成應用于自動化設(shè)備項目設(shè)計、編程、接線、選型等；準確使用三種常用機電傳動控制系統(tǒng)進行控制、設(shè)計、編程；利用人機界面控制2個以上負載案例，準確應用常用三種直、交流調(diào)速以及伺服控制對電機、設(shè)備進行控制；借助氣動與液壓試驗平臺，實現(xiàn)氣動與液壓系統(tǒng)的回路組裝與動作控制：由繼電器控制到三菱PLC控制進階：具備有效溝通、團隊合作完成工程項目的能力，具備開放合作包容、國際視野的能力，具有國家自主品牌認同、工作自信、關(guān)懷客戶的能力。

3.2達成課程成果的課程評價指標研究

基于線上、線下混合式課程學習方式和學習成果評價體系，在線課程學習平臺為藍墨云班課學習平臺，監(jiān)測平臺是課程實施智能診改與評價系統(tǒng)。

本課程期終考核采取形成性考核方式，期末總成績分數(shù)比例為“課程考核總體成績=平時課堂成績（20%）+實訓項目成績（40%）+藍墨課程學習成績（40%）”。平時成績：平時課堂成績（20%）線下包含出勤、紀律、課堂表現(xiàn)、回答提問、分享、展示等；藍墨課程學習成績（40%）通過線上包含線上簽到、課程資源學習學習、課堂活動（包括投票、問卷、課堂表現(xiàn)、答疑、討論、頭腦風暴）、作業(yè)、在線測試等；實訓項目成績（40%）包含項目任務、實踐活動等。

3.3達成教學成果的教學方式

以學生為中心、以成果為導向，基于自主學習、探究學習、合作學習等教學理念，采用小組學習法、討論式、項目式等理實一體化教學方式，結(jié)合企業(yè)的項目實際案例，通過課內(nèi)外形式讓學生參與機電傳動與控制技術(shù)應用場景中的自動化設(shè)備應用、開發(fā)、操作、畢業(yè)設(shè)計等，教學中充分體現(xiàn)了以學生為中心、以學習成果為導向的教學理念，注重培養(yǎng)學生的實際工程技術(shù)分析、解決具體問題等應用能力。

3.4構(gòu)建課程診改持續(xù)改進平臺

我校構(gòu)建了“惠州城市職業(yè)學院課程實施智能診改與評價系統(tǒng)”研究平臺，構(gòu)建了以過程性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合的課程考核評價機制。建立了系統(tǒng)化、規(guī)范、完整的智能制造專業(yè)群課程質(zhì)量監(jiān)控、評價、反饋體系，每學期定期開展學生教學效果的滿意度調(diào)查、學生教學質(zhì)量評價等，收集學生反饋意見，形成教學質(zhì)量分析報告以及通過系統(tǒng)自動生成課程實施質(zhì)量報告，其中包括班課學生達成度分析、學生過程學習報告、課程實施質(zhì)量報告、過程教學匯總數(shù)據(jù)、過程教學明細數(shù)據(jù)、過程性教學報告、學生過程學習成績等。

4課程實施

4.1教學方式

利用云教學開展線上為主線下為輔的混合式教學模式，采用翻轉(zhuǎn)課堂、啟發(fā)式、案例式和項目任務式教學方式，以過程性考核為主、自主學習考核和終結(jié)性考核結(jié)合的綜合評價方式，形成對教學和學習效果的全面、客觀、科學、準確評價。

4.2教學內(nèi)容和教學活動對課程標準的支撐關(guān)系

“機電傳動與控制技術(shù)”課程中采用項目方式，根據(jù)教學內(nèi)容的重要性賦予第一權(quán)重的比例、子項目中的教學內(nèi)容賦予第二權(quán)重的比例、課程內(nèi)容及教學活動（比如資源學習、作業(yè)／小組任務、測試、頭腦風暴、資源學習、考勤、投票問卷等教學活動）賦予第三權(quán)重的比例，從而監(jiān)測學生學習過程及學習效果，進而檢驗教師的教學效果。

4.3課程目標總體達成度

通過一學期的教學實施及課堂教學質(zhì)量智能監(jiān)測診改系統(tǒng)自動生成，機電傳動與控制技術(shù)課程目標總體達成度為0.89，達到學期初制訂的教學目標，達成率超過預期目標0.7。

4.4課程目標第一項達成度

“機電傳動與控制技術(shù)”課程設(shè)置了24個項目教學內(nèi)容，通過課程實施智能診改與評價系統(tǒng)自動監(jiān)測每個項目的課程目標第一項達成度，通過一學期的教學實施與監(jiān)測，課程目標第一權(quán)重達成度平均值達到0.92，達到預期目標。具體如圖2所示。

4.5課程目標細分項達成度

“機電傳動與控制技術(shù)”課程中采用項目方式，根據(jù)教學內(nèi)容的重要性賦予權(quán)重的比例情況，課程目標細分項基于子項目中的教學內(nèi)容賦予第二權(quán)重的比例，課程內(nèi)容及教學活動（如資源學習、作業(yè)／小組任務、測試、頭腦風暴、資源學習、考勤、投票問卷等教學活動）賦予第三權(quán)重的比例，通過課程實施智能診改與評價系統(tǒng)自動監(jiān)測每個項目的課程目標細分達成度，通過一學期的教學實施與監(jiān)測，課程目標第一權(quán)重達成度平均值達到0.91，達到預期目標。具體如圖3所示。

4.6課程目標學生個人達成度分析

通過課程實施智能診改與評價系統(tǒng)自動監(jiān)測班級全體學生的總體目標個人達成度情況，通過一學期的教學實施與監(jiān)測，總體目標個人達成度平均達到0.93、學生課程目標達成度平均達到0.936，均達到預期目標。具體如圖4所示。

4.7教學診斷與改進

方式一是學生自主學習的診斷與改進：方式二是教學過程的診斷與改進。比如，（1）出勤率達到0.1%，參與度為0.00，參與度較低，建議改進。（2）作業(yè)／小組任務“任務19任務分析+任務實施（變頻器外部與內(nèi)部運行一變頻器入門”，參與度為0.55，參與度較低，建議改進。方式三是考核過程的診斷與改進。通過教學質(zhì)量智能監(jiān)測診改平臺自動生成6個文件：《附件1-F19C66終結(jié)考核成績．xlsx》《附件2-過程教學匯總數(shù)據(jù)xlsx》《附件3-過程教學明細數(shù)據(jù)xlsx》《附件4-過程性教學報告．docx》《附件5-班課學生過程性學習報告》《附件6一班級成績》，從而達成教師與學生的教與學的全過程、全鏈條的閉環(huán)教育教學過程及結(jié)果。

5結(jié)束語

在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，教師根據(jù)信息化平臺反饋學生學習結(jié)果來提出個性化的學習戰(zhàn)略。通過對教師和學生的“教”和“學”，使教師和學生在課堂上做到因材施教和個性化的學習，從而使教學在診斷和改善中煥發(fā)新的生機，進而使教育質(zhì)量得到進一步的提升。在大數(shù)據(jù)的推動下，高職院校的教學理念發(fā)生了變化，并應用大數(shù)據(jù)技術(shù)，實現(xiàn)了高職教學的快速發(fā)展，為適應未來社會做好準備。